Материалы порошковой металлургии

Порошковая металлургия — область техники, охватывающая процессы получения порошков металлов и металлоподобных соединений и процессы изготовления изделий из них без расплавления. Характерной особенностью порошковой металлургии является применение исходного материала в виде порошков, из которых прессованием формуются изделия заданной формы и размеров. Полученные заготовки подвергаются спеканию при температуре ниже температуры плавления основного компонента. Основными достоинствами технологии производства изделий методом порошковой металлургии являются 1. возможность изготовления деталей из тугоплавких металлов и соединений, когда другие методы использовать невозможно; 2. значительная экономия металла за счет получения изделий высокой точности, в минимальной степени нуждающихся в последующей механической обработке (отходы составляют не более 1... 3 %); 3 возможность получения материалов максимальной чистоты; 4. простота технологии порошковой металлургии. Методом порошковой металлургии изготавливают твердые сплавы, пористые материалы: антифрикционные и фрикционные. фильтры; электропроводники, конструкционные детали, в том числе работающие при высоких температурах и в агрессивных средах. Пористые порошковые материалы Отличительной особенностью является наличие равномерной объемной пористости, которая позволяет получать требуемые эксплуатационные свойства. Антифрикционные материалы (пористость 15...30 %), широко применяющиеся для изготовления подшипников скольжения, представляют собой пористую основу, пропитанную маслом. Масло поступает из пор на поверхность, и подшипник становится самосмазывающимся, не требуется подводить смазку извне. Это существенно для чистых производств (пищевая, фармацевтическая отрасли). Такие подшипники почти не изнашивают поверхность вала, шум в 3... 4 раза меньше, чем от шариковых подшипников. Подшипники работают при скоростях трения до 6 м с при нагрузках до 600 МПа. При меньших нагрузках скорости скольжения могут достигать 20... 30 м/с. Коэффициент трения подшипников - 0,04... 0,06. Для изготовления используются бронзовые или железные порошки с добавлением графита (1... 3 %). Разработаны подшипниковые спеченные материалы на основе тугоплавких

 соединений (боридов. карбидов и др.). содержащие в качестве твердой смазки сульфиды, селениды и гексагональный нитрид бора. Подшипники могут работать в условиях вакуума и при температурах до 500°С. Применяют мета ллопл астм ас совые антифрикционные материалы: спеченные бронзографиты, титан, нержавеющие стали пропитывют фторопластом. Получаются коррозионностойкие и износостойкие изделия. Срок службы металл опл астм асе овых материалов вдвое больше, чем материалов других типов. Фрикционные материалы (пористость 10... 13 %) предназначены для работы в муфтах сцепления и тормозах. Условия работы могут быть очень тяжелыми: трущиеся поверхности мгновенно нагреваются до 1200°С, а материал в объеме - до 500... 600°С. Применяют спеченные многокомпонентные материалы, которые могут работать при скоростях трения до 50 м/с на нагрузках 350... 400 МПа. Коэффициент трения при работе в масле — 0,08... 0,15, при сухом трении —до 0,7. По назначению компоненты фрикционных материалов разделяют на группы:

а) основа — медь и ее сплавы — для рабочих температур 500...600°С, железо, никель и сплавы на их основе - для работы при сухом трении и температурах Ю00...1200°С; б)      твердые смазки - предотвращают микросхватывание при торможении и предохраняют фрикционный материал от износа; используют свинец, олово, висмут, графит, сульфиты бария и железа, нитрид бора; в) материалы, обеспечивающие высокий коэффициент трения — асбест, кварцевый

песок, карбиды бора, кремния, хрома, титана, оксиды алюминия и хрома и др. Примерный состав сплава: медь — 60... 70 %, олово — 7 %, свинец — 5 %, цинк — 5... 10°--о, железо - 5... 10 %, кремнезем или карбид кремния - 2... 3 °--'о, графит - 1... 2 %. Из фрикционных материалов изготавливают тормозные накладки и диски. Так как прочность этих материалов мала, то их прикрепляют к стальной основе в процессе изготовления (припекают к основе) или после (приклепывают, приклеивают и т.д.). Фильтры (пористость 25... 50 %) из спеченных металлических порошков по своим эксплуатационным характеристикам превосходят другие фильтрующие материалы, особенно когда требуется тонкая фильтрация. Они могут работать при температурах от -273 °С до 900°С, быть коррозионностойкими и жаропрочными (можно очищать горячие газы). Спекание позволяет получать фильтрующие материалы с относительно прямыми тонкими порами одинакового размера.

Изготавливают фильтры из порошков коррозионностойких материалов: бронзы, нержавеющих сталей, никеля, серебра, латуни и др. Для удовлетворения запросов металлургической промышленности разработаны материалы на основе никелевых сплавов, титана, вольфрама, молибдена и тугоплавких соединений. Такие фильтры работают тысячи часов и поддаются регенерации в процессе работы. Их можно продуть, протравить, прожечь. Фильтрующие материалы выпускают в виде чашечек, цилиндров, втулок, дисков, плит. Размеры колеблются от дисков диаметром 1,5 мм до плит размерами 450 х 1000 мм. Наиболее эффективно применение фильтров из нескольких слоев с различной пористостью и диаметром пор.

 

3.Дать полную характеристику стали ШХ15

ШХ15 шар.подш. сталь (1%С,1,5%Cr) ТО: закалка(масло)+низкий отпуск.

Хромистая сталь ШХ15 Высокоуглеродная хромистая Т<120

Подавляющее большинство колец и тел качения, кольца толщиной менее 10мм, ролики до 22мм.

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Марганец (Mn)	0.20-0.40
Медь (Cu), не более	0.25
Никель (Ni), не более	0.30
Сера (S), не более	0.020
Углерод (C)	0.95-1.05
Фосфор (P), не более	0.027
Хром (Cr)	1.30-1.65